Cát nhân tạo, tại sao không?

Hiện nay, các công trình dân dụng, kinh tế, giao thông…ngày càng nhiều kéo theo việc khai thác cát tự nhiên diễn ra một cách ồ ạt, lộn xộn, dữ dội  nhiều khi bất chấp pháp luật, gây ra  biết bao hệ lụy xấu cho tài nguyên, môi trường và an sinh xã hội. Người ta cứ hì hục tranh nhau đào bới, nạo vét, múc hút cát ở khắp mọi nơi, mọi lúc, đặc biệt là dọc theo các dòng sông, con suối…mà không cần biết cát ấy từ đâu sinh ra, từ đâu chảy về? Thực tế là nguồn cát xây dựng ở nước ta đang cạn kiệt ở mức báo động!

Cát nhân tạo

Hình ảnh cát nhân tạo sử dụng ở Tổng công ty Sơn Trường Hải Phòng

Cát nhân tạo là loại cát được nghiền từ các loại đá trong tự nhiên như đá vôi, đá ong, đá granit, cuội sỏi .. có modul hạt tương đương với cát tự nhiên. Ở Nhật Bản, cát nhân tạo đã được sử dụng cách đây từ 40 năm, để bảo vệ tài nguyên và thân thiện với môi trường. Ngay cả Lào, cũng đã xây dựng chủ yếu bằng cát nhân tạo làm từ đá.

Mỗi năm, nhu cầu cát xây dựng ở nước ta cần khoảng 120 triệu m³ nhưng lượng khai thác chỉ đáp ứng khoảng 25% yêu cầu. Cát san lấp mới đáp ứng được chưa đến 2% nhu cầu hàng năm. Việc sử dụng cát nước ngọt để san lấp rất lãng phí. Đứng trước nguy cơ ngày càng cạn kiệt nguồn cát tự nhiên, việc sử dụng cát nhân tạo thay thế là xu thế tất yếu phải làm.

Tiềm năng và nhu cầu sản xuất cát nhân tạo ở Việt Nam vẫn còn rất lớn vì cát nhân tạo mới chiếm khoảng hơn 2% so với sự tiêu thụ cát tự nhiên. Nguyên liệu để làm cát nhân tạo rất dồi dào, quy trình làm cát nhân tạo cũng rất đơn giản chỉ cần sàng tuyển, rửa, loại bỏ các tạp chất, sau đó được nghiền theo kích thước đạt tiêu chuẩn cỡ hạt, dùng vào các mục đích như xây, trát, trộn bê tông vv…

Hạt cát nhân tạo đồng đều hơn, có thể điều chỉnh tỷ lệ thành phần hạt nên góp phần quan trọng tiết kiệm các nguyên liệu khác như xi măng, nhựa đường, rút ngắn thời gian thi công và tăng tuổi thọ công trình.

Ứng dụng thực tế

Năm 2012, Tổng công ty Sơn Trường Hải Phòng tiến hành nghiên cứu ứng dụng tro bay vào sản xuất bê tông ly tâm, nhưng kết quả chưa đạt được như mong muốn khi làm betong mác cao bởi vì không ổn định, phần lớn là tro bay không qua tuyển lượng mất khi nung quá lớn, mà qua tuyển thì giá thành cao gần bằng xi măng dẫn tới hiệu quả kinh tế không cao. Đến cuối năm 2018, Tổng Công ty Sơn Trường nghiên cứu dùng xỉ lò cao của nhà máy gang thép Hòa Phát và đã dùng đại trà cho đến nay, kết quả mang lại khá nhiều về lợi ich kinh tế (tiết kiệm gần 10% giá thành bê tông).

Nhà máy bê tông Minh Đức thuộc Tổng Công ty Sơn Trường số 1 bắt đầu đi vào sản xuất từ đầu năm 2005 với sản phẩm chủ đạo là bê tông ly tâm dự ứng lực cường độ cao ( > 80 Mpa), và cọc vuông. Trong quá trình sản xuất hàng năm cứ đến mùa khô là tình trạng khan hiếm cát vàng (cát vàng Sông Lô) lại diễn ra, nên lúc nào trên bãi chứa nhà máy cũng phải dự trữ 1  lượng trên 5.000 m³. Mặt khác, cát tự nhiên lấy theo nguồn ( lúc khúc sông này, lúc khúc sông khác) nên độ ổn định không cao ( modul thành phần hạt dao động nhiều), cát lẫn nhiều củi, bụi sét, sỏi lớn ( phải lắp sàng để loại bỏ sỏi cuội và gỗ).

Cát nhân tạo sử dụng trong các cấu kiện bê tông của nhà máy Minh Đức thuộc Tổng công ty Sơn Trường Hải Phòng

Đến cuối năm 2015 tình trạng khan hiếm nhiều hơn, đẩy giá cát lên cao, trong khi cát lại không đạt yêu cầu (TCVN 7570: 2006). Trước tình hình đó, nhà máy chủ động tiến hành nghiên cứu chuyển đổi, cũng như cập nhật TCVN 9205:2012 về cát nghiền. Trước mắt, tạm lấy mạt đá sàng phân loại để được cỡ hạt đạt tiêu chuẩn, rồi trộn thử bê tông trong phòng thí nghiệm để đánh giá mác và độ linh động của bê tông. Sau khi có kết quả, nhà máy đã liên hệ định mua máy về nghiền, nhưng cũng thời điểm đó trong Tỉnh Hà Nam một số đơn vị đã lắp hệ thống nghiền cát và bắt đầu đưa ra thị trường nên nhà máy thay vì tự sản xuất thì đi mua cho hiệu quả. Thời gian đầu khá khó khăn do bên cung cấp chưa có kinh nghiệm và cũng không hiểu sâu về tiêu chuẩn nên sản xuất ra cát nghiền khá to, hàm lượng bột không ổn định, phải mất gần 2 tháng thì nhà cung cấp mới điều chỉnh cho ra được sản phẩm như nhà máy yêu cầu.

Và chính thức nhà máy bê tông Minh Đức số 1 sản xuất cát nghiền đại trà 100% từ đầu năm 2016 cho đến nay.

Nhược điểm:

• Hạt góc cạnh nên độ linh động bê tông không cao.
• Bê tông kiểm soát không tốt dễ bị tách nước ( trộn phải đều, đảm bảo thời gian trộn)
• Khối lượng thể tích lớn nên khi vận tải được ít ( nặng hơn cát tự nhiên).

Ưu điểm:

• Độ ổn định cao hơn, modul ổn định ( cỡ hạt qua sàng nên điều chỉnh được)
• Cát nghiền sạch hơn vì được qua rửa.
• Bê tông mác cao hơn, giảm được lượng dùng xi măng ( kinh nghiệm của Minh Đức giảm 10% xi măng so với cát tự nhiên)
• Giá thành rẻ hơn cát tự nhiên ( chỉ bằng 2/3 giá cát tự nhiên do nhà máy Minh Đức nhập).
• Hiện nay thuận lợi đã có TCVN 9205:2006  nên Tư Vấn và các Chủ Đầu Tư không gây khó dễ ( vì trước khi chưa có tiêu chuẩn do tư duy bảo thủ chỉ thích dùng cát tự nhiên).
• Không tốn tiền để nhập lưu kho nhiều (vì không phụ thuộc mùa như cát tự nhiên).

Chủ trương chính sách của Nhà nước

Bộ Xây dựng là cơ quan quản lý nhà nước, trong thời gian qua đã chủ động tăng cường hướng dẫn sản xuất và sử dụng cát nhân tạo thay thế cát tự nhiên trong xây dựng.

• Bộ Xây dựng đã có văn bản số 1421/BXD-VLXD ngày 22/6/2017 hướng dẫn, đôn đốc các địa phương nắm vững nhu cầu sử dụng cát xây dựng, vật liệu san lấp tại địa phương, nguồn cung, có giải pháp thay thế cát tự nhiên bằng cát nhân tạo và tăng cường sử dụng các vật liệu, phế thải công nghiệp thay thế cát tự nhiên để san lấp, giảm áp lực về nguồn cung, bình ổn giá thị trường. Tăng cường kiểm tra, quản lý chặt chẽ việc khai thác cát xây dựng theo đúng quy định. Hướng dẫn các địa phương trong việc thực hiện các cơ chế, chính sách thúc đẩy các doanh nghiệp đầu tư sản xuất và sử dụng cát tự nhiên, hướng dẫn các tiêu chuẩn, định mức kinh tế kỹ thuật tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình sản xuất và sử dụng cát nghiền và vật liệu thay thế cát tự nhiên.
• Bộ Xây dựng đã phối hợp với Bộ Tài nguyên và Môi trường để xây dựng Nghị định quy định quản lý cát, sỏi lòng sông và bảo vệ lòng, bờ, bãi sông, trong đó đưa nội dung khuyến khích việc sử dụng cát nhân tạo thay thế cát tự nhiên trong xây dựng.
• Bổ sung các tiêu chuẩn, quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật sử dụng vật liệu thay thế cát tự nhiên trong san lấp như ban hành Quyết định số 430/QĐ-BXD ngày 16/5/2017 về việc ban hành chỉ dẫn kỹ thuật “Xỉ gang và xỉ thép sử dụng làm vật liệu xây dựng” và xây dựng Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 12249:2018 “Tro xỉ nhiệt điện đốt than làm vật liệu san lấp- Yêu cầu chung”. Bộ Xây dựng đã sửa đổi ban hành quy chuẩn QCVN 16:2017/BXD – Quy chuẩn quốc gia về sản phẩm hàng hóa vật liệu xây dựng. Trong đó có các yêu cầu kỹ thuật đối với tro, xỉ, thạch cao dùng làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng vv…

Kiến nghị

Chính phủ cho rà soát lại quy hoạch khai thác sử dụng các mỏ cát tự nhiên, chấn chỉnh kỷ cương phép nước, không để tình trạng “cát tặc” lộng hành như thời gian vừa qua, gây bất ổn đến kinh tế xã hội và môi trường. Đồng thời, phải có quy hoạch vùng, xây dựng những nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng nhân tạo bài bản mới có thể đáp ứng số lượng lớn nguyên liệu mà thị trường yêu cầu.

• Bộ Xây dựng tiếp tục khẩn trương rà soát các quy chuẩn, tiêu chuẩn liên quan đến cát nghiền, tro, xỉ nhiệt điện và vật liệu thay thế khác; kịp thời điều chỉnh, bổ sung sửa đổi tiêu chuẩn TCVN 447:2012 Công tác đất-Thi công và nghiệm thu; TCVN 9205:2012 Cát nghiền cho bê tông và vữa; TCVN 7570:2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa. Trong đó, theo hướng ban hành đầy đủ các tiêu chuẩn chủng loại cát nghiền thay thế cát tự nhiên.
• Bộ KHCN hoàn thành sớm việc thẩm định và ban hành tiêu chuẩn “Sử dụng nhiệt điện tro xỉ đốt than trong nền đường ô tô”. Kết hợp với Bộ Xây Dựng, Bộ Tài nguyên & Môi trường và các ngành liên quan đẩy mạnh việc nghiên cứu khoa học sử dụng cát nhiễm mặn để phục vụ nhu cầu san lấp và làm vật liệu xây dựng trong nước; đồng thời xây dựng tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật sử dụng loại vật liệu này. Khuyến khích tạo cơ chế chính sách thuận lợi cho các doanh nghiệp sử dụng cát nhân tạo thay cho cát tự nhiên.

Nếu giải quyết kịp thời các kiến nghị nêu trên không những góp phần tích cực vào việc giải quyết vấn nạn “cát tặc” mà còn làm tăng hiệu quả kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường sinh thái.

Tô Văn Trường